Sử dụng chống sét van đường dây để giảm quá điện áp thao tác trên các đường dây siêu cao áp

Sử dụng chống sét van đường dây để giảm quá điện áp thao tác trên các đường dây siêu cao áp Sử dụng chống sét van đường dây để giảm quá điện áp thao tác trên các đường dây siêu cao áp Sử dụng chống sét van đường dây để giảm quá điện áp thao tác trên các đường dây siêu cao áp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp

PHẠM MẠNH HÙNG BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - 0B LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HỆ THỐNG ĐIỆN NGÀNH : HỆ THNG IN sử dụng chống sét van đường dây để giảm điện áp thao tác đường dây siêu cao áp PHM MNH HNG 2004 - 2006 H Nội 2006 HÀ NỘI 2006 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC sư dơng chèng sÐt van đường dây để giảm điện áp thao tác đường dây siêu cao áp NGNH : H THNG ĐIỆN Mà SỐ : 02-06-07 PHẠM MẠNH HÙNG Người hướng dẫn khoa học: TS TRẦN VĂN TỚP HÀ NỘI 2006 Cán hướng dẫn : TS Trần Văn Tớp mục lục Danh mục bảng - Danh mục hình vẽ đồ thị lời mở đầu - CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ QUÁ ĐIỆN ÁP NỘI BỘ 10 I.1 22T Kh¸i niƯm chung - 10 22T I.2 Đặc điểm nguyên nhân phát sinh điện áp nội bé - 10 22T 22T I.3 Phương pháp tính toán nghiên cứu 11 I.4 Các dạng điện áp néi bé hƯ thèng ®iƯn 15 22T 22T 22T 22T CHƯƠNG II : KHẢO SÁT QUÁ ĐIỆN ÁP KHI ĐÓNG NG DY KHễNG TI 16 22T 22T II.1 Quá trình độ đóng đường dây không tải - 16 22T 22T II.1.1 Mô hình đường dây phương trình dòng áp 16 22T II.1.2 22T 22T Giải hệ phương trình vi phân với điều kiện biên 17 22T II.2 Dạng điện áp độ cuối đường d©y - 21 22T 22T II.2.1 Đơn giản hoá mô hình đường dây - 21 22T 22T II.2.2 Mét sè tr­êng hỵp đặc biệt đường cong điện áp độ - 25 22T 22T CHƯƠNG III : CHƯƠNG TRÌNH MƠ PHỎNG QUÁ TRÌNH QUÁ ĐỘ ĐIỆN TỪ TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN ATP-EMTP - 31 22T 22T III.1 Giới thiệu chương trình EMTP - 31 22T 22T III.1.1 Giíi thiƯu chung 31 22T 22T III.1.2 Nguyên tắc, khả phần chương trình - 32 22T 22T III.2 C¸c thuËt toán dùng để mô đường dây chương trình EMTP 47 22T 22T III.3 Vấn đề điện áp nội với xác suất 2% chương trình EMTP 53 22T 22T III.4 Mét sè ®iĨm lưu ý dùng chương trình EMTP - 55 22T 22T CHƯƠNG IV : MƠ PHỎNG ĐĨNG CẮT ĐƯỜNG DÂY KHƠNG TẢI BẰNG CHƯƠNG TRÌNH EMTP - 57 22T 22T IV.1 Mô hình đường dây mô EMTP - 57 22T 22T IV.1.1 Mô hình đường dây khảo sát thông số thực tế 57 22T 22T IV.1.2 NhËp d÷ liƯu cho mô hình mô 58 22T 22T IV.2 Khảo sát điện áp cuối đường dây đóng cắt đường dây không tải - 70 22T 22T IV.2.1 Trường hợp tiếp điểm máy cắt đóng đồng thời 70 22T 22T Häc viªn thùc hiƯn: Phạm Mạnh Hùng - Lớp CH Kỹ Thuật Điện 2004-2006 Cán hướng dẫn : TS Trần Văn Tớp IV.2.2 Trường hợp tiếp điểm máy cắt đóng không ®ång thêi 74 22T 22T IV.2.3 Ph©n bè điện áp đường dây 76 22T 22T CHƯƠNG V : SỬ DỤNG CHỐNG SÉT VAN ĐƯỜNG DÂY ĐỂ HẠN CHẾ QUÁ ĐIỆN ÁP NỘI BỘ 82 22T 22 T V.1 Nguyên tắc xây dựng bảo vệ chống điện áp nội 82 22T 22T V.2 Mét số phương pháp dùng để hạn chế điện áp néi bé 82 22T 22T V.2.1 Sư dơng tơ bï däc 83 22T 22T V.2.2 Sư dơng kh¸ng bï ngang - 84 22T 22T V.2.3 Sử dụng máy cắt có ®iƯn trë ®ãng tr­íc - 85 22T 22T V.2.4 Sử dụng chống sét van để hạn chế điện ¸p 86 22T 22T V.2.5 Chọn phương án hạn chế ®iƯn ¸p 86 22T 22T V.3 Chèng sÐt van vá Polyme 87 22T 22T V.3.1 Giíi thiƯu chung 87 22T 22T V.3.2 Đặc điểm cấu tạo chèng sÐt van 88 22T 22T V.3.3 Kiểm tra, phân loại ứng dụng chèng sÐt van 95 22T 22T V.4 Mô dùng chống sét van để hạn chế điện áp nội chương trình 22T EMTP 99 22T V.4.1 Phân tích thống kê điện áp thao tác đường dây 99 22T 22T V.4.2 Tính toán khả thông thoát chống sét van 108 22T 22T KÕT LUËN CHUNG 113 22T 22T Tài liệu tham khảo - 115 22T 22T Học viên thực hiện: Phạm Mạnh Hùng - Lớp CH Kỹ Thuật Điện 2004-2006 Cán hướng dẫn : TS Trần Văn Tớp Danh mục bảng Bảng 3.1 : Khả mô ATP Bảng 3.2 : Bảng liệt kê loại nguồn ATP Bảng 3.3 : Các phần tử tuyến tính Bảng 3.4 : Các phần tử phi tuyến Bảng 3.5 : Các dạng đường dây có thông số tập trung Bảng 3.6 : Các loại đường dài có thông số rải Bảng 3.7 : Các phần tử Cable constants Line constants Bảng 3.8 : Các loại máy biến áp mô Bảng 3.9 : Các loại mạch ngắt Bảng 3.10 : Các loại máy điện Bảng 3.11 : Hiệu ứng bề mặt dây dẫn hình ống Bảng 4.1 : Các thông số dây dẫn dây chống sét Bảng 4.2 : Các phần tử sử dụng sơ đồ mô Bảng 4.3 : Sè liƯu kü tht cđa m¸y biÕn ¸p pha trạm 500kV Hoà Bình Bảng 4.4 : Q uá điện áp dọc đường dây dài 340km với xác suất xuất 35T 2% Bảng 4.5 : Q uá điện áp dọc đường dây dài 200km với xác suất xuất 35T 2% Bảng 4.6 : Q uá điện áp dọc đường dây dài 100km với xác suất xuất 35T 2% Bảng 5.1 : Mức điện áp cho phép cấp cách điện Bảng 5-2 : Các số liệu điện chống sét van đường dây truyền tải 500kV 800kV Bảng 5.3 : Q uá điện áp dọc đường dây dài 50km với xác suất xuất 2% 35T Bảng 5.4 : Q uá điện áp dọc đường dây dài 100km với xác suất xuất 35T 2% Học viên thực hiện: Phạm Mạnh Hùng - Lớp CH Kỹ Thuật Điện 2004-2006 Cán hướng dẫn : TS Trần Văn Tớp Bảng 5.5 : Q uá điện áp dọc đường dây dài 200km với xác suất xuất 35T 2% Bảng 5.6 : Q uá điện áp dọc đường dây dài 340km với xác suất xuất 35T 2% Học viên thực hiện: Phạm Mạnh Hùng - Lớp CH Kỹ Thuật Điện 2004-2006 Cán hướng dẫn : TS Trần Văn Tớp lời mở đầu Trong trình phát triển đất nước, Đảng nhà nước ta đà đưa định hướng đến năm 2020, Việt Nam trở thành nước công nghiệp hoá Để thực mục tiêu ngành Điện phải phát triển mạnh mẽ phải trước bước trình phát triển đất nước Trong năm gần đây, kinh tế Việt Nam đà có bước phát triển nhảy vọt, tăng trưởng liên tục Ngành điện đà đóng góp vai trò không nhỏ vào tăng trưởng kinh tế đất nước, sản lượng điện hàng năm tăng khoảng (15 - 20)% Với nhu cầu sử dụng điện ngày tăng hàng loạt nhà máy nhiệt điện, thuỷ điện có công suất lớn đà xây dựng với hệ thống truyền tải điện rộng khắp đến miền đất nước Tuy nhiên phân bố không nguồn tải dẫn đến vấn đề cần phải truyền tải điện xa, lý kinh tế kỹ thuật nên để truyền tải tối ưu công suất nhà máy điện để liên kết hệ thống điện lớn với mạng lưới truyền tải điện cao áp, siêu cao áp đà phát triển tương ứng Trong năm gần Việt Nam đà xuất đường dây tải điện siêu cao áp 500kV, việc truyền tải điện lưới điện siêu cao áp đà đặt cho ngành điện phải giải vấn đề vận hành hệ thống cách an toàn tin cậy Một vấn đề điện áp đóng cắt đường dây tải điện siêu cao áp Xuất phát từ yêu cầu này, với mong muốn hiểu rõ thêm số vấn đề kỹ thuật điện áp nội nên em đà tiến hành triển khai làm luận văn theo hướng nghiên cứu điện áp thao tác đóng cắt đường dây không tải siêu cao áp lấy ví dụ tính toán cho đoạn đường dây thực tế 500kV mạch một, đoạn từ Hoà Bình đến Hà Tĩnh Luận văn có tiêu đề : Sử dụng chống sét van đường dây để hạn chế điện áp nội đường dây 500 kV, với nội dung gồm chương sau : Học viên thực hiện: Phạm Mạnh Hùng - Lớp CH Kỹ Thuật Điện 2004-2006 Cán hướng dẫn : TS Trần Văn Tớp Chương : Tổng quan điện áp nội Chương : Khảo sát điện áp đóng đường dây không tải Chương : Giới thiệu chương trình mô trình độ điện từ hệ thống điện-ATP-EMTP Chương : Mô đóng cắt đường dây không tải chương trình EMTP Chương : Sử dụng chống sét van đường dây để hạn chế điện áp nội Để hoàn thành luận văn tốt, Em xin chân thành cảm ơn tới Thầy giáo TS Trần Văn Tớp đà giảng dạy, hướng dẫn, bảo tận tình cho Em toàn thời gian vừa qua Xin cảm ơn Thầy cô giáo môn Hệ thống điện - trường đại học Bách Khoa Hà Nội, bạn bè, đồng nghiệp đà giúp đỡ Em trình hoàn thiện luận văn Nhưng thời gian tài liệu tham khảo có hạn, đồng thời trình độ ngoại ngữ nhận thức chuyên sâu lĩnh vực hạn chế nên trình làm luận văn chắn Em tránh khỏi thiếu sót, nên mong thầy cô xem xét, bảo để Em hoàn thiện tốt kiến thức chuyên sâu lĩnh vực Một lần xin cảm ơn bảo tận tình Thầy giáo TS Trần Văn Tớp xin chúc Thầy mạnh khoẻ để tiếp tục dìu dắt, hướng dẫn nhiều lớp hệ trí thức sau cho đất nước Hà nội, ngày 10 tháng 10 năm 2006 Người viết Phạm Mạnh Hùng Học viên thực hiện: Phạm Mạnh Hùng - Lớp CH Kỹ Thuật Điện 2004-2006 Cán hướng dẫn : TS Trần Văn Tớp 10 Chương I : tổng quan điện áp nội I.1 Khái niệm chung Quá điện áp tất lần tăng điện áp cách điện thiết bị vượt giá trị sử dụng cho phép chúng điều kiện làm việc bình thường Trong luận văn tập trung điện áp nội bộ, không đề cập tới điện áp sét, nên cụm từ điện áp nói hiểu điện áp nội Quá điện áp nội trình độ xảy cách điện đường dây bị phóng điện gây hồ quang ổn định nơi ngắn mạch : chạm đất pha lưới điện trung tính cách điện trung tÝnh nèi ®Êt qua cuén dËp hå quang, cắt đường dây không tải, cắt đường dây chế độ vận tốc không đồng máy phát tự động đóng lại, I.2 Đặc điểm nguyên nhân phát sinh điện áp nội + Lưới điện cao áp chứa thành phần điện cảm điện dung nên có tính dao động Trong chế độ truyền tải công suất bình thường dao động không xuất hiện, lưới có tác động (như thao tác theo kế hoạch xảy cố) làm thay đổi chế độ làm việc gây dao động lượng điện từ (do lượng điện từ tích luỹ phần tử phản kháng lưới) mà hậu gây nên điện áp lưới điện Có thể kể tên số tác động : cắt đường dây không tải, hồ quang cháy lại cực máy cắt, cắt đường dây chế độ vận tốc không đồng máy phát, tự động đóng lại, trình độ khác lưới điện (đóng cắt điện theo kế hoạch cố), xuất hay khắc phục ngắn mạch, đứt dây dẫn, xuất trạng thái làm việc không thuận lợi (tăng sức điện động nguồn, bước không đồng máy phát điện, trung tính xuất điều kiện cộng hưởng) Học viên thực hiện: Phạm Mạnh Hùng - Lớp CH Kỹ Thuật Điện 2004-2006 Cán hướng dẫn : TS Trần Văn Tớp 11 + Thao tác đóng cắt lưới điện làm thay đổi trạng thái lưới điện 33T chuyển từ điều kiện tồn trước thao tác sang trạng thái khác xuất sau thao tác Thao tác gây trình độ, kèm theo xuất điện áp gây nguy hiểm cho cách điện 33T + Giá trị lớn điện áp phụ thuộc vào nhiều yếu tố : sơ đồ lưới điện, đặc tính máy cắt, thời điểm đóng cắt, + Biên độ điện áp thao tác phân tích thành hai thành phần thành phần độ thành phần điện áp làm việc I.3 33T Phương pháp tính toán nghiên cứu Về lý thuyết ta xuất phát từ phương trình đường dây với tham số phân bố : 33T Các tham số : + R : điện trở tác dụng dây dẫn ứng với đơn vị dài + L : điện cảm đơn vị dài đường dây + G : điện dẫn rò ứng với đơn vị dài ®­êng d©y + C : ®iƯn dung ®èi víi ®Êt ứng với đơn vị dài đường dây Dòng điện điện áp đường dây phụ thuộc vào t x Từ sơ đồ ta viết biểu thức dòng điện qua mạch kín : 33T Học viên thùc hiƯn: Ph¹m M¹nh Hïng - Líp CH Kü Tht Điện 2004-2006 Cán hướng dẫn : TS Trần Văn Tớp Max 1.75 CSV ở2 điểm 1.6 đặt CSV 2.0 5 2.3 2.4 2.4 2.3 1.95 5 5 2.1 2.3 2.3 2.3 2.3 Pha B 1.75 2.3 2.35 2.3 2.2 1.95 2.2 1.95 2.2 1.95 2.3 1.75 1.95 2.3 2.2 Pha C 2.4 2.4 2.4 2.4 2.3 Max Kh«ng 1.9 2.2 Pha A Đặt 103 1.75 2.3 2.4 2.4 2.4 2.4 Pha A 1.75 2.3 2.6 2.9 3.1 3.2 3.3 Pha B 2.2 2.45 3.3 3.3 3.4 3.45 3.5 3.75 Pha C 2.55 2.95 3.25 3.4 3.55 3.75 3.8 3.9 Max 2.2 2.55 2.95 3.4 3.55 3.75 3.8 3.9 3.3 3.5 Từ kết mà chương trình chạy ta vẽ đường cong phân bố điện áp từ đầu đến cuối đường dây pha có lắp chống sét van vị trí khác ë h×nh 5.11 Khơng đặt chống sét van Đặt chống sét van hai đầu đường dây Đặt hai CSV hai đầu điểm đường dây 2% xác su 0 25 50 75 100 Khoảng cách, % chiều dài đường dây Hình 5.11 : Xác suất 2% điện áp xét đóng cắt đoạn đường dây dài 50km b, Xét đoạn đường dây với có chiều dài 100km Học viên thùc hiƯn: Ph¹m M¹nh Hïng - Líp CH Kü Tht Điện 2004-2006 Cán hướng dẫn : TS Trần Văn Tớp 104 Kết chương trình chạy cho bảng 5.4 sau : Bảng 5.4 : Q uá điện áp (p.u) dọc đường dây dài 100km với xác suất 35T xuất 2% Vị trí đo Đầu Gi÷a Cuèi 1.9 1.75 2.2 2.05 1.9 1.65 1.95 2.4 1.75 2.1 1.8 Đặt Pha A 1.5 1.8 CSV Pha B 1.6 2.05 ë4 Pha C 1.6 1.75 2.1 1.65 1.9 2.1 1.8 2.4 1.75 ®iĨm Max 1.6 2.05 2.1 1.75 2.2 2.4 1.9 2.4 1.8 1.8 1.8 2.1 1.8 2.3 2.3 1.85 1.75 2.3 2.25 2.1 1.8 Đặt Pha A 1.55 CSV Pha B 1.55 1.95 1.75 1.8 ë3 Pha C 1.6 1.9 1.85 1.8 1.8 2.3 2.4 2.3 1.8 ®iĨm Max 1.6 1.95 1.85 2.1 1.8 2.3 2.4 2.3 1.8 Đặt Pha A 1.5 2.2 2.4 2.35 2.35 2.35 CSV Pha B 1.6 2.25 2.25 2.3 2.3 2.3 2.1 1.85 ë2 Pha C 1.6 2.2 2.3 2.3 2.3 2.25 2.4 2.45 1.8 ®iÓm Max 1.6 2.25 2.3 2.4 2.35 2.35 2.4 2.45 1.85 Pha A 1.7 2.25 2.55 2.95 3.2 3.4 3.5 Pha B 2.2 2.7 3.15 3.35 2.6 3.6 Pha C 2.05 2.7 2.85 3.15 3.45 3.65 3.65 3.75 3.65 2.7 2.85 3.15 Không đặt CSV Max 2.2 2.25 3.45 1.8 3.6 3.65 3.65 3.75 3.6 Tõ kÕt qu¶ mà chương trình chạy ta vẽ đường cong phân bố điện áp từ đầu đến cuối đường dây pha có lắp chống sét van vị trí khác hình 5.12 Học viên thùc hiƯn: Ph¹m M¹nh Hïng - Líp CH Kü Tht Điện 2004-2006 Cán hướng dẫn : TS Trần Văn Típ 105 Khơng đặt chống sét van Đặt chống sét van hai đầu đường dây Đặt hai CSV hai đầu điểm đường dây Đặt hai CSV hai đầu hai điểm 37,5% 75% 2% xác su 0 25 50 75 100 Khoảng cách, % chiều dài ng dõy Hình 5.12 : Xác suất 2% điện áp xét đóng cắt đoạn đường dây dài 100 km c, Xét đoạn đường dây với có chiều dài 200km Kết chương trình chạy cho bảng 5.5 sau : Bảng 5.5 : Q uá điện áp (p.u) dọc đường dây dài 200km với xác suất 35T xuất 2% Vị trí đo Đầu 2 Gi÷a 1.75 1.95 1.75 1.8 1.75 2.15 1.75 2.15 1.8 1.95 1.75 2.35 1.8 Đặt Pha A 1.5 1.8 CSV Pha B 1.6 1.85 ë4 Pha C 1.6 1.8 1.75 1.9 ®iĨm Max 1.6 1.85 1.75 2.15 1.5 2.3 2.3 2.3 5 5 Đặt CSV ở3 điểm Pha A Pha B Pha C 1.75 2.35 Cuèi 1.8 2.3 1.85 1.8 2.3 1.75 2.3 2.3 2.1 1.8 2.4 2.4 1.8 1.9 1.6 1.8 1.6 2.4 2.3 2.3 1.8 Học viên thực hiện: Phạm Mạnh Hùng - Lớp CH Kỹ Thuật Điện 2004-2006 Cán hướng dẫn : TS Trần Văn Tớp 106 Max 1.6 2.35 2.35 2.35 1.8 2.45 Đặt Pha A 1.5 2.2 2.5 2.5 2.65 2.55 CSV Pha B 1.6 2.25 2.3 2.3 2.3 2.35 2.55 1.85 ë2 Pha C 1.6 2.5 2.75 2.6 2.55 2.7 2.8 2.55 1.9 ®iĨm Max 1.6 2.5 2.75 2.6 2.55 2.7 2.8 2.55 1.9 3.5 3.6 5 1.6 Pha A Không đặt CSV 2.4 3.2 2.6 2.1 Pha B 5 3.45 3.2 2.7 2.4 3.9 2.4 1.85 1.9 4.25 4.3 3.6 4.2 4.4 3.2 3.7 4.1 4.2 4.4 4.6 4.9 3.2 3.7 4.1 4.2 4.4 4.6 4.9 2.9 Pha C Max 2.15 2.95 Tõ kÕt qu¶ mà chương trình chạy ta vẽ đường cong phân bố điện áp từ đầu đến cuối đường dây pha có lắp chống sét van vị trí khác hình 5.13 Khụng t chống sét van Đặt chống sét van hai đầu ĐD Đặt CSV hai đầu điểm ĐD Đặt CSV hai đầu hai điểm 37,5% 75% 2% xác su 0 25 50 75 100 Khoảng cách, % chiều di ng dõy Học viên thực hiện: Phạm Mạnh Hùng - Lớp CH Kỹ Thuật Điện 2004-2006 Cán hướng dẫn : TS Trần Văn Tớp 107 Hình 5.13 : Xác suất 2% điện áp xét đóng cắt đoạn đường dây dài 200 km d, Xét đoạn đường dây với chiều dài 340km Kết chương trình chạy cho ë b¶ng 5.6 nh­ sau : B¶ng 5.6 : Q uá điện áp (p.u) dọc đường dây dài 340km với xác suất 35T xuất 2% Vị trí đo Đầu Giữa 2.5 1.8 Cuối Đặt Pha A 1.55 2.35 2.35 1.85 2.3 CSV Pha B 1.6 2.1 1.8 2.05 2.15 1.75 2.2 1.75 ë4 Pha C 1.6 2.25 1.8 2.25 2.35 1.85 2.4 1.8 ®iĨm Max 1.6 2.35 2.35 1.85 2.4 1.8 2.2 Đặt Pha A 1.55 2.35 2.65 CSV Pha B 1.65 2.05 ë3 ®iĨm Pha C 1.65 Max Pha A Đặt CSV Pha B ở2 điểm Pha C đặt CSV 1.5 1.85 2.35 2.5 1.75 2.35 2.5 2.4 1.85 2.7 2.75 2.6 1.9 2.7 2.75 2.6 1.9 2.6 1.85 2.9 1.85 2.6 2.25 2.45 1.85 1.65 2.35 2.65 2.5 1.85 2.7 2.4 3.1 1.6 2.2 2.7 5 3.15 2.75 2.9 2.7 2.8 1.95 2.6 2.6 5 1.9 2.5 1.9 2.5 1.6 2.5 2.8 2.65 2.6 1.65 2.5 2.95 3.1 3.15 2.9 2.75 2.65 1.95 Pha A 1.75 2.7 3.25 3.75 4.1 4.3 4.65 5.5 Pha B 2.6 2.9 3.5 3.95 4.35 4.6 4.8 Pha C 2.15 2.9 4.6 4.6 4.95 5.15 4.6 4.65 4.95 Max Kh«ng 1.9 2.3 1.75 Max 2.6 2.9 3.2 3.75 4.35 3.25 3.75 4.35 Häc viªn thùc hiƯn: Ph¹m M¹nh Hïng - Líp CH Kü Tht §iƯn 2004-2006 4.85 5.5 C¸n bé h­íng dÉn : TS Trần Văn Tớp 108 Từ kết mà chương trình chạy ta vẽ đường cong phân bố điện áp từ đầu đến cuối đường dây pha có lắp chống sét van vị trí khác nh­ ë h×nh 5.14 Khơng đặt chống set van Đặt CSV hai đầu đường dây Đặt CSV hai đầu điểm ĐD Đặt CSV hai đầu điểm 37,5%, 75% 2% xác su áp (p.u) 0 25 50 75 100 Khoảng cách, % chiều dài ng dõy Hình 5.14 : Xác suất 2% điện áp xét đóng cắt đoạn đường dây dài 340 km Ngoài ra, việc đóng lại đường dây thực từ đầu đường dây chống sét van đường dây nên lắp tập trung theo hướng đầu nhận (cuối đường dây) tốt điện áp dọc đường dây san đồng từ đầu đến cuối đường dây h×nh 5.15 Khơng đặt chống sét van Đặt CSV hai đầu phía đầu nhận 2% xác su 0 25 50 75 100 Khoảng cách % chiều dài đường dây Học viên thực hiện: Phạm Mạnh Hùng - Lớp CH Kỹ Thuật Điện 2004-2006 Cán hướng dẫn : TS Trần Văn Tớp 109 Hình 5.15 : Xác suất 2% điện áp xét đoạn đường dây dài 340km với chống sét van lắp dọc đường dây tập trung phía đầu nhận V.4.2 Tính toán khả thông thoát chống sét van Năng lượng thông thoát chống sét van tính theo công thức : W = U a I a t R R R (5.1) R Trong : U a - điện áp chống sét van R R I a - dòng điện chèng sÐt van R R t - kho¶ng thêi gian xung đóng cắt Khoảng thời gian xung đóng cắt ước lượng thời gian xung di chuyển gấp đôi chiều dài đường dây : t = 2l c Trong : l : chiều dài đường dây c : tốc độ truyền sóng (c=3.10 m/s) P P Điện áp dòng phóng điện chống sét van xác định qua tham số đường dây, tham số chống sét van mức xung đóng cắt Giả sử đường dây nạp tới mức xung đóng cắt Uss Xung phóng qua tổng trở sóng đường dây Z vào chống sét van Nếu điện áp dư chống sét R R van biểu thị U arr phương trình liên hệ : R R U ss = I.Z + U arr R R R R R (5.2) R Với : I - dòng điện xung qua chống sét van Điện áp chống sét van hàm phi tuyến theo dòng điện qua Có thể áp dụng phương pháp đồ thị đơn giản để giải phương trình Khi biểu thức (5.2) viết lại lµ : U ss - I.Z = U arr R R R R R Điện áp chống sét van dòng phóng điện xác định từ điểm giao đường cong thoả mÃn phương trình [29] ta tính lượng thông thoát qua chống sét van theo phương pháp đồ thị cách Học viên thực hiện: Phạm Mạnh Hùng - Lớp CH Kỹ Thuật Điện 2004-2006 Cán hướng dẫn : TS Trần Văn Tớp 110 gần đúng, để tính xác lượng phải có nghiên cứu đầy đủ chống sét van phần tử phi tuyến chúng, luận văn không đề cập sâu đến vấn đề Giải pháp đồ thị miêu tả hình 5.16 U(kV) Uss c tính U-I cđa chèng sÐt van Uarr = f(I) Ua §é dèc = - Zo Uss - I.Zo I(A) Ia Hình 5.16 : Phương pháp đồ thị xác định l­ỵng qua chèng sÐt van U = Uss – I.Z = Uarr R R Trong : U đường cong điện áp - dòng điện (đặc tính Vôn - Ampe) cđa chèng sÐt van Giao ®iĨm cđa hai ®­êng cong cã to¹ ®é : U = Ua, I = Ia Đó điện áp phóng điện dòng qua chống sét van cần cho phương trình (5.1) để tính toán lượng thông thoát qua chống sét van Có thể xây dựng họ đường cong khác ứng với tiêu thụ lượng chống sét van, với mức xung đóng cắt khác với tổng trở sóng đường dây khác hình 5.17 Học viên thực hiện: Phạm Mạnh Hùng - Lớp CH Kỹ Thuật Điện 2004-2006 Cán hướng dẫn : TS Trần Văn Tớp 111 CSV t hai đầu đường dây, lượng qua CSV cuối đường dây Đặt CSV, lượng qua chống sét van đường dây Đặt CSV hai đầu CSV điểm 37.5%, 75%, lượng qua CSV cuối ĐD Năng lư thoát (MJ) 100 160 220 280 340 400 Chiều dài đường dây, km Hình 5.17 : Các mức lượng cực đại chống sét van với số lượng khác theo chiều dài đường dây Trường hợp lắp thêm chống sét van dọc theo đường dây lượng đặt lên chống sét van giảm xuống Mặt khác, yêu cầu lượng cho chống sét van đường dây điện áp thao tác phù hợp với loại theo tiêu chuẩn IEC [24, 22] Nhận xét : Việc lắp đặt chống sét van đường dây có tác dụng tốt để hạn chế điện áp thao tác Với số lượng chống sét van lắp số vị trí hợp lý thu giá trị điện áp trung bình (xác suất 2%) dọc theo toàn đường dây Qua kết chạy chương trình cho thấy chiều dài đường dây lớn điện áp xuất có trị số lớn Đối với đường dây 500kV dài 100 km, điện áp thao tác với xác suất xuất 2% đạt tới p.u cuối đường dây (không đặt chống sét van), tức vượt mức cách điện cho phép đường dây (2,5 pu) Đối với đường dây dài 200 km 340 km trị số điện áp đạt tới mức tương ứng 4,9 5,5 p.u Học viên thực hiện: Phạm Mạnh Hùng - Lớp CH Kỹ Thuật Điện 2004-2006 Cán hướng dẫn : TS Trần Văn Tớp 112 Trường hợp lắp chống sét van hai đầu đường dây điện áp lớn 2,4 p.u 2,45 p.u tương ứng với chiều dài đường dây 50km 100 km, với đoạn chiều dài điện áp nằm giá trị cho phép Nhưng chiều dài đường dây 200km, 340km điện áp tương ứng 2,8 p.u 2,95 p.u; giá trị điện áp vượt mức cách điện cho phép đường dây 500kV nên muốn giảm giá trị áp mức an toàn cho phép ta lắp thêm chống sét van vào vị trí thích hợp dọc đường dây giá trị áp giảm mức cho phép Trường hợp lắp chống sét van vị trí (ở hai đầu đường dây lắp thêm đường dây) giá trị điện áp đường dây dài 200km giảm xuống 2,45 p.u (nằm giá trị cho phép) Còn đường dây dài 340 km có giá trị 2,75 p.u nên ta phải tiếp tục lắp thêm chống sét van để giảm giá trị áp Trường hợp lắp chống sét van vị trí (ở hai đầu đường dây lắp thêm vị trí 37,5% 75% dọc theo chiều dài đường dây) giá trị điện áp đường dây dài 340km giảm xuống 2,5 p.u Với lượng thông thoát tối thiểu 4,5 kJ/kV, chống sét van đường dây 500 kV có khả thoát lượng khoảng 1,8 MJ Từ hình 5.17, chống sét van có khả hạn chế điện áp đường dây 160 km lắp hai chống sét van hai đầu đường dây, đến 200 km lắp chống sét van Yêu cầu lượng điện áp thao tác cho chống sét van đường dây nhiều so với chống sét van khác mà lắp phía đầu thu đường dây Học viên thực hiện: Phạm Mạnh Hùng - Lớp CH Kỹ Thuật Điện 2004-2006 Cán hướng dẫn : TS Trần Văn Tớp 113 kết luận chung Đối với đường dây cao áp siêu cao áp điện áp vấn đề cần quan tâm, đặc biệt vấn đề điện áp nội Việc đóng cắt đường dây không tải thao tác thường xảy hệ thống điện Với đường dây tải điện số lần đóng cắt đường dây thường so với cấp điện áp thấp hơn, yêu cầu hạn chế điện áp đường dây đòi hỏi phải có độ tin cậy cao mức độ quan trọng đường dây Mặt khác điện áp đường dây lớn mức độ dự trữ điện áp lại thấp, cần phải tính toán để bảo vệ điện áp cho đường dây cách kỹ lưỡng Với đường dây cao áp siêu cao áp có chiều dài trung bình ngắn bảo vệ điện ¸p thao t¸c b»ng chèng sÐt van vá Polyme lµ phương án hiệu áp dụng cho hệ thống điện áp từ 300kV trở lên Trong luận văn có sử dụng công cụ nghiên cứu chương trình nghiên cứu trình độ điện từ EMTP (ElectroMagnetic Transient Program), chương trình chuyên dụng có khả mô nhiều trình ®é ®iÖn tõ hÖ thèng ®iÖn, nh­ng luËn văn sử dụng phần nhỏ khả chương trình, khai thác sử dụng tốt chương trình công cụ hữu hiệu để nghiên cứu vấn đề hệ thống điện Năng lượng thông thoát qua chống sét van phụ thuộc phần vào điều kiện nối đất chân dàn cột điện trở nối đất cho chống sét van chân dàn cột có giá trị khác nên lượng thông thoát qua chống sét van vị trí lắp đặt khác Đồng thời luận văn xem xét trường hợp đặc biệt điện áp nội bộ, trường hợp khác xét với đường dây dài dùng chống sét van mà phải dùng biện pháp khác dùng máy cắt có điện trở đóng trước, dùng kháng bù ngang, tụ bù dọc,Kéo theo việc điều khiển đóng cắt đường dây bù, đóng cắt đường dây ngắn mạch Nghiên Học viên thùc hiƯn: Ph¹m M¹nh Hïng - Líp CH Kü Tht Điện 2004-2006 Cán hướng dẫn : TS Trần Văn Tớp 114 cứu cho trường hợp công việc phức tạp, đòi hỏi tính toán mô cần có nhiều thời gian công sức nên chưa đề cập tới luận văn Các vấn đề em tiếp tục nghiên cứu điều kiện cho phép Do hạn chế thời gian, trình độ ngoại ngữ tài liệu tham khảo nên luận văn nghiên cứu phần nhỏ rÊt nhiỊu vÊn ®Ị cđa l­íi ®iƯn RÊt mong bổ xung, góp ý thầy cô giáo bạn đồng nghiệp để có nghiên cứu đầy đủ, hoàn thiện Một lần em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ tận tình thầy cô giáo đà hướng dẫn em hoàn thành luận văn Học viên thực hiện: Phạm Mạnh Hùng - Lớp CH Kỹ Thuật Điện 2004-2006 Cán hướng dẫn : TS Trần Văn Tớp 115 Tài liƯu tham kh¶o [1] Trần Văn Tớp – Bài giảng kỹ thuật điện cao áp [2] Nguyễn Đình Thắng – Nghiên cứu điện áp nội biện pháp bảo vệ - Hà Nội, 2005 [3] Võ Viết Đạn – Kỹ thuật điện cao áp – Hà Nội, 1972 [4] Trần Bách – Lưới điện hệ thống điện III – Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 1999 [5] Nguyễn Bình Thành, Lê Văn Bảng, Phương Xuân Nhàn, Nguyễn Thế Thắng – Nhà xuất Đại học Trung học chuyên nghiệp – Cơ sở kỹ thuật điện, 2, tập – Hà Nội, 1972 [6] Phạm Văn Hoà – Ngắn mạch đứt dây – Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 2004 [7] ATP Rule book, EMTP – ATP Programs, 2004 [8] ATP Theory book, EMTP – ATP Programs, 2004 [9] ATP Manual book, EMTP – ATP Programs, 2004 [10] M Sanaye-Pasand, M.R Dadashzadeh, M Khodayar – Limitation of Transmission Line Switching Overvoltages using Switchsync Relays [11] Q Bui Van, B Khodabakhchian, H Huynh, B, de Metz Noblat – Transient simulation study for the 1500km North-South 500kV interconection in VietNam [12] ABB Power Technologies AB – Series Compensation [13] Matt Matele – ABB Power systems AB – Enhancing of transmission capability of power corridors by mean of series compensation – Presented at power tech conference – Mumbai, India – October 1999 [14] Stan Wilkinson – GE Power Management – Series Compensated Protection Issues Häc viªn thùc hiƯn: Phạm Mạnh Hùng - Lớp CH Kỹ Thuật Điện 2004-2006 Cán hướng dẫn : TS Trần Văn Tớp 116 [15] A.C Legate et al, "Elimination of closing resistors on EHV circuit breakers" IEEE Paper PES No 86 SM 378-4, Mexico City, July 1986 [16] J R Ribeiro et al, "An application of metal oxide surge arresters in the elimination of need for closing resistors in EHV breakers" IEEE Paper PES No 88 WM 033-3, New York, January 1988 [17] C Carvalho et al, "Controlled switching as a reliable mean to reduce stresses imposed to the circuit-breaker and to network" CIGRE SC 13 Colloquium 13-95(SC) 19 Florianopolis (Brazil), September 1995 [18] J K Bladow et al, "Switching surge control for the 500 kV CaliforniaOregon transmission project", CIGRE 1990 Session, paper 13-304 [19] Eriksson et al, "Optimised line switching surge control using circuitbreakers without closing resistors", CIGRE Paper No 13-305, Paris, 1990 [20] ELECTRA December 1995 No 163, "Controlled switching - A state-ofart survey", Task Force 13.00.1 [21] Electromagnetic Transient Program (EMTP) Application Guide EL- 4650 Research Project 21491 Final Report, November 1986 [22] IEC Standard 99-4: 1991, "Metal-oxide surge arresters without gaps for a.c systems" [23] EPRI Transmission Line Reference Book - 345 kV and above (Second Edition), 1982, EPRI, Paolo Alto, California [24] IEC Standard 71-2:1996, "Insulation coordination - Part 2: Application guide" [25] D Loudon et al, "A compact 420 kV line utilising line surge arresters for areas with low isokeraunic levels", For the presentation at CIGRE, 1998 [26] H Seyedi, M Sanaye-Pasand, M R Dadashzadeh, “Application of Transmission Line Surge Arresters to Reduce Switching Overvoltages” Häc viªn thùc hiƯn: Ph¹m M¹nh Hïng - Líp CH Kü Tht Điện 2004-2006 Cán hướng dẫn : TS Trần Văn Típ 117 [27] Lennart Stenstrưm and Minoo Mobedjina, “Limitation of Switching overvoltage by use of transmission line surge arresters” CIGRE, Zagreb, Croatia, 1998, P 30 [28] Yasin I.Musa, Albert J.F.Keri, Senior Member, IEEE, James A Halladay, Arijan S.Jagtiani, John D.Mandeville, Bengt Johnnerfelt, Lennart StenstrÖm, Member, IEEE, Aftab H Khan, and Willie B.Freeman, “Application of 800-kV SF6 dead tank circuit breaker with transmission line surge arrester to control switching transient overvoltages”, IEEE transaction on power delivery, Vol 17, No 4, October 2002 [29] Hubbell Power System, Inc., “Calculation of arrester energy during transmission line switching surge discharge”, pp 1-6 [30] Lennart Stenström, Bengt Johnnerfelt and Minoo Mobedjina, ABB switchgear AB, “Design and testing of Polymer-Housed surge arresters” Häc viªn thùc hiƯn: Phạm Mạnh Hùng - Lớp CH Kỹ Thuật Điện 2004-2006 ... dài đường dây Theo sơ đồ hình 2-3 điện áp cuối đường dây điện áp tụ Trước đóng đường dây vào góp trạm biến áp dòng điện qua điện cảm điện áp tụ điện Để tính điện áp tụ ta sử dụng phương pháp toán... (1.4) Các dạng ®iƯn ¸p néi bé hƯ thèng ®iƯn + Qu¸ điện áp đóng đường dây không tải + Quá điện áp có tự động đóng lại + Quá điện áp cắt tụ điện đường dây không tải + Quá điện áp cắt dòng điện lớn... - LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC sử dụng chống sét van đường dây để giảm điện áp thao tác đường dây siêu cao ¸p NGÀNH : HỆ THỐNG ĐIỆN Mà SỐ : 02-06-07 PHẠM MẠNH HÙNG Người hướng